一种软锰矿或粗二氧化锰连续浸出控制系统的制作方法

本技术涉及湿法冶金设备，具体涉及一种软锰矿或粗二氧化锰连续浸出控制系统。

背景技术：

1、电池级硫酸锰作为锂离子电池正极材料（如镍钴锰三元材料）的关键前驱体直接影响电池的能量密度与循环寿命。锰矿预还原浸出法使用最多的是煤还焙烧-硫酸浸出法、两矿焙烧-硫酸浸出法，而直接酸浸法中有两矿加酸法、so2还原浸出法。而在目前硫酸锰生产工艺中多采用间歇式操作，存在生产效率低，存在大量的非生产性时间（如装料、卸料、清洗、加热/冷却、等待时间），设备利用率较低，单位时间产量远低于连续生产。人工干预频繁，需要更多的操作人员进行重复性的批次操作、监控、记录和清洁工作，自动化程度相对较低。产品质量批次间差异风险，每个批次都是独立操作，受加料精度、操作顺序、时间控制、设备清洁程度等因素影响，批次间产品质量可能存在差异，质量控制挑战更大。

2、鉴于间歇生产自动化程度低带来的不利因素，亟需一种能够实现连续稳态浸出、自动化控制及能源梯级利用的系统。

技术实现思路

1、针对现有技术中传统工艺效率低、稳定性差、资源浪费等问题，本实用新型提出了一种软锰矿或粗二氧化锰连续浸出控制系统，是一种用于软锰矿湿法连续浸出硫酸锰的自动化控制系统，通过集成浸出装置、焚硫发电装置及多级控制机构，实现连续稳态浸出与资源高效利用。

2、本实用新型所述的一种软锰矿或粗二氧化锰连续浸出控制系统，技术方法如下：

3、通过自动化控制机构实现矿浆制浆、二氧化硫吸收、液位调节及焚硫发电的协同运行，开发出液硫投加量控制浸出出料量的控制手段，减少人工干预的问题，实现连续稳态运行。

4、本实用新型的目的通过以下技术方案来实现：

5、一种软锰矿或粗二氧化锰连续浸出控制系统，包括浸出装置、焚硫发电装置、控制机构与控制阀门、连接管线；

6、所述的浸出装置包括：软锰矿或粗二氧化锰粉料仓（a1）、软锰矿或粗二氧化锰皮带秤（a2）、制浆桶（a3）、矿浆输送泵（a4）、二级吸收塔（a5）、二级循环泵（a6）、一级吸收塔（a7）、一级循环泵（a8）、中转桶（a9）、中转泵（a10）；其中，软锰矿或粗二氧化锰粉料仓（a1）储存粒度及水分合格的软锰矿或粗二氧化锰，在制浆桶（a3）中将皮带秤（a2）与工艺水管（b2）按比例投入的软锰矿或粗二氧化锰与工艺水制成均匀矿浆；二级吸收塔（a5）与一级吸收塔（a7）串联结构，二级吸收塔（a5）对一级吸收塔（a7）塔顶余气再吸收，提高二氧化硫利用率；中转桶（a9）用于暂存一级吸收塔输出的浆料，通过中转泵（a10）外送；

7、所述的焚硫发电装置包括：硫磺料斗（a11）、硫磺输送带（a12）、熔硫槽（a13）、液硫泵（a14）、焚硫炉（a15）、锅炉（a16）、发电机组（a17）；其中，熔硫槽（a13）通过蒸汽加热将硫磺熔化为液硫，焚硫炉（a15）将液硫与干燥空气燃烧生成高温二氧化硫，经锅炉（a16）回收余热发电，发电机组（a17）利用锅炉高压蒸汽发电，排出中压蒸汽供下游使用；

8、所述的控制阀门包括：工艺水阀（c1）、矿浆进料调节阀（c2）、矿浆进料限制阀（c3）、浆液桥接调节阀（c4）、浆液桥接限制阀（c5）、出料调节阀（c6）、出料限制阀（c7）、蒸汽调节阀（c8）、辅助采样阀（c9）；

9、所述的控制机构包括：制浆桶进料比例控制机构、二级吸收塔进料控制机构、一级吸收塔进料控制机构、一级吸收塔出料控制机构和焚硫发电装置中的熔硫控制机构；其中：

10、制浆桶进料比例控制机构包括制浆桶液位变送器（d1）、制浆桶液位显示控制器（d2）、软锰矿或粗二氧化锰皮带秤重量记录变送器（d3）、工艺水流量变送器（d4）、工艺水流量比例显示控制器（d5）；二级吸收塔进料控制机构包括二级吸收塔塔底液位变送器（d6）、二级吸收塔塔底液位显示控制器（d7）、二级吸收塔塔底液位高低报警器（d8）；一级吸收塔进料（也即二级吸收塔出料）控制机构包括二级吸收塔塔底液位高低报警器（d8）、一级吸收塔塔底液位变送器（d9）、一级吸收塔塔底液位显示控制器（d10）；一级吸收塔出料控制机构包括一级吸收塔塔底液位低报警器（d11）、液硫流量变送器（d12）、出料流量变送器（d13）、液硫出料流量比例显示控制器（d14）；焚硫发电装置中的熔硫控制机构包括熔硫槽液位变送器（d15）、熔硫槽液位显示控制器（d16）、熔硫槽温度控制器（d17）；

11、所述的连接管线包括：软锰矿或粗二氧化锰来料（b1）、工艺水管（b2）、矿浆输送管（b3）、二级吸收循环管（b4）、气相桥接管（b5）、尾气管（b6）、浆液桥接管（b7）、一级吸收循环管（b8）、出料管（b9）、中转管（b10）；硫磺来料（b11）、蒸汽加热管（b12）、冷凝水管（b13）、干燥空气管（b14）、液硫喷料管（b15）、高温二氧化硫气管（b16）、低温二氧化硫气管（b17）。

12、进一步的，所述的浸出装置，其中：软锰矿或粗二氧化锰粉料仓（a1）用于储存粒度及水分合格的软锰矿或粗二氧化锰；软锰矿或粗二氧化锰皮带秤（a2）用于准确计量软锰矿或粗二氧化锰重量；制浆桶（a3）用于将配方重量的软锰矿或粗二氧化锰与配方体积的工艺水搅拌制成均匀的浆体；矿浆输送泵（a4）用于将浆桶的浆体输送至二级吸收塔（a5）；一级吸收塔（a7）用于软锰矿浆对焚硫发电装置产生的二氧化硫进行第一级吸收；二级吸收塔（a5）用于一级吸收塔塔顶余气的再吸收，一级吸收塔（a7）和二级吸收塔（a5）以串联形式连接；一级循环泵（a8）用于一级吸收塔内矿浆的循环喷淋及出料泵；二级循环泵（a6）作为二级吸收塔（a5）内矿浆的循环喷淋及出料泵；中转桶（a9）作为一级吸收塔（a7）出料的暂存桶；中转泵（a10）用于将中转桶内的物料输送至本控制系统外。

13、进一步的，所述的焚硫发电装置，其中：硫磺料斗（a11）用于储存待用的固体硫磺；硫磺输送带（a12）用于将硫磺料斗（a11）中的固体硫磺输送至熔硫槽（a13）；熔硫槽（a13）用于通过蒸汽盘管加热将固体硫磺熔化为液体硫磺；液硫泵（a14）用于将熔硫槽（a13）中的液硫泵入焚硫炉（a15）中；焚硫炉（a15）用于将液体硫磺与干燥空气混合燃烧腔室生成二氧化硫；锅炉（a16）用于回收焚硫炉（a15）产生的高压蒸汽；发电机组（a17）利用锅炉（a16）产出的高压蒸汽带动背压汽轮机发电并排出中压蒸汽至蒸汽管网供下级用户使用。

14、进一步的，所述的连接管线，其中：软锰矿或粗二氧化锰来料（b1）由本控制系统外的软锰矿或粗二氧化锰输送入本控制系统内；工艺水管（b2）用于将控制系统制浆桶（a3）与工艺水管网连接；矿浆输送管（b3）用于将控制系统制浆桶（a3）与矿浆输送泵（a4）及二级吸收塔（a5）连接；二级吸收循环管（b4）将二级吸收塔（a5）塔底与塔身连接，用于内部浆料循环；气相桥接管（b5）将一级吸收塔（a7）塔顶气相与二级吸收塔（a5）塔底连接形成串联结构；尾气管（b6）将二级吸收塔（a5）塔顶气相连接至本控制系统外的脱硫装置进行尾气脱硫处理；浆液桥接管（b7）将二级吸收循环管（b4）与一级吸收塔（a7）塔底连接，用于二级吸收塔（a5）内浆料转移至一级吸收塔（a7）；一级吸收循环管（b8）将一级吸收塔（a7）塔底与其塔身连接，用于内部浆料循环；出料管（b9）将一级吸收循环管（b8）与中转桶（a9）连接，用于一级吸收塔（a7）塔内浆料转移至中转桶（a9）；中转管（b10）用于将中转桶（a9）物料输送至本控制系统外工序；硫磺来料（b11）指由通过装卸工具将固体硫磺装入硫磺料斗（a11）中；蒸汽加热管（b12）用于将熔硫槽（a13）中加热盘管与蒸汽管网连接；冷凝水管（b13）用于将熔硫槽（a13）中加热盘管与冷凝水管网连接，排出加热盘管内冷凝水；干燥空气管（b14）用于将空气干燥系统的干燥空气与焚硫炉（a15）连接；液硫喷料管（b15）将熔硫槽（a13）与液硫泵（a14）连接至焚硫炉（a15），作液硫输送用；高温二氧化硫气管（b16）用于焚硫炉（a15）与锅炉（a16）连接输送高温二氧化硫气体；低温二氧化硫气管（b17）将焚硫发电装置产生并经过降温处理的二氧化硫与浸出装置连接，用于输送二氧化硫气体。

15、进一步的，所述的控制阀门，其中：工艺水阀（c1）安装在工艺水管上，阀位号（lv0201 fc）即阀型采用能源故障关闭气动调节阀；矿浆进料调节阀（c2）安装在矿浆输送管（b3）上，阀位号（lv0202 fc）即阀型采用能源故障关闭气动调节阀；矿浆进料限制阀（c3）安装在矿浆进料调节阀（c2）的气源管线上，用于控制矿浆进料调节阀（c2）阀气源的通断，阀位号（xv0203 fo）即阀型采用能源故障开启的开关电磁阀；浆液桥接调节阀（c4）安装在浆液桥接管（b7）上，阀位号（lv0204 fc）即阀型采用能源故障关闭气动调节阀；浆液桥接限制阀（c5）安装在浆液桥接调节阀（c4）的气源管线上，用于控制浆液桥接调节阀（c4）阀气源的通断，阀位号（xv0205 fo）即阀型采用能源故障开启的开关电磁阀；出料调节阀（c6）安装在出料管（b9）上，阀位号（lv0206 fc）即阀型采用能源故障关闭气动调节阀；出料限制阀（c7）安装在出料调节阀（c6）的气源管线上，用于控制出料调节阀（c6）阀气源的通断，阀位号（xv0207 fo）即阀型采用能源故障开启的开关电磁阀；蒸汽调节阀（c8）安装在蒸汽加热管（b12）上，阀位号（lv0101 fc）即阀型采用能源故障关闭气动调节阀；辅助采样阀（c9）安装在低温二氧化硫气管（b17）引出管上，用于采集气样，检测其二氧化硫浓度。

16、进一步的，所述的控制机构，用于：

17、制浆比例控制：液位变送器（d1）与工艺水流量比例显示控制器（d5）联动调节软锰矿或粗二氧化锰与水配比；

18、液位动态调节：二级吸收塔液位变送器（d6）通过调节阀（c2）控制进料，二级吸收塔塔底液位高低报警器（d8）触发限制阀（c3）防止溢流；

19、焚硫温度控制：熔硫槽（a13）温度控制器（d17）调节蒸汽阀（c8）维持液硫温度稳定；

20、其中：制浆桶液位变送器（d1）监测制浆桶（a3）液位信号，并将信号传输给制浆桶液位显示控制器（d2），制浆桶液位显示控制器（d2）显示液位值并控制执行器工艺水阀（c1）调节阀门开度；软锰矿或粗二氧化锰皮带秤（a2）重量记录变送器（d3）监测软锰矿或粗二氧化锰皮带秤（a2）重量信号，并将信号传输给工艺水流量比例显示控制器（d5），工艺水流量变送器（d4）监测工艺水流量信号，并也将信号传输给工艺水流量比例显示控制器（d5），工艺水流量比例显示控制器（d5）接收软锰矿或粗二氧化锰皮带秤重量记录变送器（d3）、工艺水流量变送器（d4）信号并根据预设参数进行比例计算并显示计算结果，根据计算结果控制执行器软锰矿或粗二氧化锰皮带秤（a2）电机运行频率，实现稳定制浆控制功能；二级吸收塔塔底液位变送器（d6）监测液位信号并将信号传输给二级吸收塔塔底液位显示控制器（d7），二级吸收塔塔底液位显示控制器（d7）显示液位值并控制执行器矿浆进料调节阀（c2）调节阀门开度，二级吸收塔塔底液位高低报警器（d8）监测液位信号，并传输20ma高报信号及4ma低报信号，矿浆进料限制阀（c3）接收其24ma高报信号后电磁阀关闭切断矿浆进料调节阀c2气源停止二级吸收塔（a5）进料，实现二级吸收塔（a5）稳定液位进料及避免液位过高冒槽控制功能；二级吸收塔塔底液位高低报警器（d8）监测液位信号，并传输20ma高报信号及4ma低报信号，一级吸收塔塔底液位变送器（d9）监测液位信号将信号传输给一级吸收塔塔底液位显示控制器（d10），一级吸收塔塔底液位显示控制器（d10）显示液位值并控制执行器浆液桥接调节阀（c4）调节阀门开度，浆液桥接限制阀（c5）接收其4ma低报信号后电磁阀关闭切断浆液桥接调节阀（c4）气源停止二级吸收塔（a5）出料，实现二级吸收塔（a7）稳定液位出料及避免液位过低空转控制功能也即一级吸收塔（a7）进料功能；一级吸收塔塔底液位高低报警器（d11）监测液位信号，并传输20ma高报信号及4ma低报信号，液硫流量变送器（d12）监测液硫泵（a14）输送的液硫流量信号，并将信号传输给液硫出料流量比例显示控制器（d14），出料流量变送器（d13）监测出料管（b9）流量，并将出料流量反馈给液硫出料流量比例显示控制器（d14），液硫出料流量比例显示控制器（d14）接收液硫流量变送器（d12）、出料流量变送器（d13）信号并根据预设参数进行比例计算并显示计算结果，根据计算结果控制执行器出料调节阀（c6），调节阀门开度实现液硫流量与出料流量比例出料功能，出料限制阀（c7）接收一级吸收塔塔底液位低报警器（d11）的4ma低报信号后切断出料调节阀（c6）气源停止出料避免一级吸收塔（a7）液位过低；熔硫槽（a13）液位变送器（d15）监测并传输液位信号给熔硫槽（a13）液位显示控制器（d16），液位显示控制器（d16）显示熔硫槽（a13）液位值并控制执行器硫磺输送带（a12）电机运行频率进行熔硫投料，熔硫槽（a13）温度控制器（d17）监测显示熔硫槽（a13）温度并控制执行器蒸汽调节阀（c8），调节阀门开度实现熔硫温度可控功能。

21、和现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

22、1、采用本实用新型所述的一种软锰矿或粗二氧化锰连续浸出控制系统，可以连续稳态浸出，通过多级液位控制与比例调节，实现矿浆连续进料与出料。

23、2、采用本实用新型所述的一种软锰矿或粗二氧化锰连续浸出控制系统，资源高效利用，焚硫炉余热发电降低能耗，二级吸收塔串联结构减少尾气脱硫负荷。

24、3、采用本实用新型所述的一种软锰矿或粗二氧化锰连续浸出控制系统，自动化运行，液位报警器与气动阀联动，避免冒槽、空转等故障，减少人工干预。